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1、提綱123意義原理實際架構意義由于電壓基準源的上述特性，其在集成電路的設計中扮演極其重要的作用。尤其各種DAC，ADC，傳感器芯片，檢測芯片，電源管理類等芯片中廣泛使用！電壓基準源通常要求具有較高的精度和穩(wěn)定度：不隨電源電壓變化不隨溫度變化不隨半導體工藝變化而目前產(chǎn)業(yè)界用得最多的電壓基準源就是帶隙基準電壓源，幾乎在絕大多數(shù)的芯片都能看到帶隙基準電壓源的身影！在模擬集成電路設計的三大教材中也專門對此進行了講解說明：《CMOSAnalogCircuitDesign》第4章4.6節(jié)PhillipE.Allen《DesignofAnalog
2、CMOSIntegratedCircuits》第11章整章BehzadRazavi《AnalysisandDesignofAnalogIntegratedCircuits》第4章4.4節(jié)PaulR.Gray原理半導體工藝中具有正溫度系數(shù)和負溫度系數(shù)的兩種電壓：負溫度系數(shù)的PN結電壓VBE正溫系數(shù)的熱電壓VT為了產(chǎn)生零溫度系數(shù)電壓基準信號可將負溫度系數(shù)的PN結電壓VBE和正溫度系數(shù)的熱電壓VT進行組合即可實現(xiàn)，這樣就會得到零溫度系數(shù)（ZTC：ZeroTemperatureCoefficient）帶隙電壓基準源。那么我們首先來回顧一下上
3、面提到的兩種隨溫度變化的電壓：PN結結電壓熱電壓原理①負溫度系數(shù)PN結結電壓：IS是飽和電流，VT是熱電壓，IC是二極管正向電流或者雙極管的集電極電流Si的帶隙電壓1.12eV原理②正溫度系數(shù)熱電壓在1964年人們第一次認識到兩個雙極晶體管工作在不相等的電流密度下時，他們的基極發(fā)射極電壓的差值就與絕對溫度成正比，具體如下圖所示：如果兩個同樣的晶體管（IS1=IS2）的集電極電流分別為nI0和I0，同時忽略積極電流的影響，那么有：兩個VBE差值就表現(xiàn)出正溫度系數(shù)：原理將與絕對溫度呈正比例變化的電壓VT和與絕對溫度呈反比例變化的電壓VB
4、E進行線性組合從而產(chǎn)生帶隙電壓基準源。因此令利用上面的正、負溫度系數(shù)電壓，我們可以設計出一個令人滿意的零溫度系數(shù)帶隙基準電壓源：原理室溫附近：要獲得零溫度系數(shù)的電壓基準源，那么：零溫度系數(shù)帶隙基準電壓源：原理如何實現(xiàn)上述兩個電壓的相加？n確定后，可以推算出電阻R3和R2的比例和，從而根據(jù)電阻的方塊阻值以及電路對靜態(tài)電流的要求確定電阻的L/W比值。產(chǎn)業(yè)界設計時n通常取8實際架構具有BJT管的工藝（Bipolar工藝，BiCMOS或者BCD工藝）ClassicalWidlarBandgapReference實際架構BCD工藝：EUM61
5、02實際架構BCD工藝：EUM6102實際架構無BJT管的工藝：CMOS或者CDMOS由于CMOS和CDMOS工藝中沒有NPN和PNP器件，因此需要在標準的CMOS工藝中找到這種特性結構：實際架構CMOS工藝：EUM6804實際架構CMOS工藝：EUM6804實際架構CDMOS工藝：EUM6861實際架構CDMOS工藝：EUM6861實際架構隨溫度的變化并不是簡單的一階變化，因此實際設計出來的電壓基準源如右圖所示：因此前人基于PN結的高階溫度特性，在IEEE的期刊上發(fā)表了大量的溫度補償電路，用于補償PN結的高階溫度系數(shù)，以進一步降低
6、帶隙基準電壓源隨溫度變化。1.Y.P.,Tsividis,“AccurateanalyzesoftemperatureeffectsinIC–VBEcharacteristicswithapplicationtobandgapreferencesources,”IEEEJ.SolidStateCircuits,vol.15,pp.1076–1084,Dec.1980.2.M.Gunawan,G.Meijer,J.FonderieandJ.Huijsing,“Acurvature-correctedlow-voltagebandgap
7、reference,”IEEEJ.Solid-StateCircuits,vol.28,pp.667–670,June1993.3.I.Lee,G.kimandW.Kim,“ExponentialCurvature-CompensatedBiCMOSBandgapReference,”IEEEJ.Solid-StateCircuits,vol.29,pp.1396–1403,Nov.19944.G.A.Rincon-MoraandP.E.Allen,“A1.1-VCurrent-ModeandPiecewise-LinearCurv
8、ature-CorrectedBandgapReference,”IEEEJ.Solid-StateCircuits,vol.33,pp.1551–1554,Oct.19985.P.Malcovati,F.Maloberti,C.Fi
